基于HV9931的单位功率因数LED驱动器设计

4 主要元件的选取

设LED电源变换器的AC输入电压为80～260Vac，输出电流IO=750 mA，输出电流纹波为±10％，输出电压VO=25 V，THD<20％，开关频率?s=100 kHz，效率η=76％，主要元件的选择如下。

4.1 RT的选择

TS=1／fs=1／100 kHz=10μs，若Toff=8μs，由式(1)得：

RT(kΩ)=Toff(μs)×25-22=8×25-22=178 kΩ

4.2 电感器L2电感值的确定

若允许峰-峰值纹波电流△iL2=0.3iL2=0.3×0.75A=0.225 A，L2中的峰值电流为：

iL2(pk)=iL2+1／2(△iL2)=0.75A+1／2(0.225A)=0.86A

设输入级效率η1=0.85，输出buck级效率η2=0.9，总效率η=η1η=η2≈0.76。L2值可按下式计算：


4.3 RS2和RCS2的选择

输出电流感测电阻RS2的功率消耗设定为0.25W，RS2=0.25 W／I20=0.25w／(0.75A)2≈0.44Ω。RS2可选用0.47Ω／0.5 W的电阻。根据式(3)得：


4.4 计算输入电感L1值

输入电感器电感值按式(8)计算：


4.5 确定RS1和RCS1值

最大峰值电流iL1(pk)发生在最低线路电压VAC(min)上，可以计算在VAC(min)下的D=0.41，iL1(pk)值为：


若允许RS1在VAC(min)下的功耗为0.1 W，下式成立：


由式(10)可得：RS1≈0.332Ω，功耗为0.25 W。

将峰值输入电流限制在iL1(pk)的120％，并选择Rref1=100 kΩ，根据式(4)得：


4.6 选择C1值

C1值可利用下式计算：


式中，参数δ=31，?ac=50 Hz，η2=90％，系数K3=0.15，IO=0.75A，VO=25 V。计算出：C1≈31μF。

电容C1上的电压根据式(12)计算：


式中：VC1(max)为260 Vac输入下C1上的电压，δmax为260 V下的最大值，δmax=146。将有关数据代入式(12)得：


式中，系数Kc(min)=0.032。根据式(12)可得：

VCl(pk)=(1+0.032)x182≈188 V

因此，C1可选用33μF／200 V的电容。

4.7 功率器件的选择

通过简单计算，Q1的漏一源极电压可达500 V，Q1选用800 V、2A的SPPO2N80C3，其RDS(on)=2.7Ω，栅极电Qg=12nC，二极管Dl选用BYD57K(800V，1A，trr=75 ns)，D2和D3选用BYD57J(600 V，1A，trr=30 ns)，D4选用BYD57G(400 V，1A，trr=30 ns)，此外，输出电容C0选取1 μF／50 V。

5 结束语

HV9931是为高亮度LED串供电的通用AC输入非隔离恒流源控制IC。该固定频率PWM控制器利用一个单级PF buckboost-buck专利拓扑为LED负载提供恒定输出电流，满足输入AC电流谐波限制标准，获得接近1的功率因数。